JPH0691427B2 - フリップフロップ回路 - Google Patents

フリップフロップ回路

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JPH0691427B2
JPH0691427B2 JP62260084A JP26008487A JPH0691427B2 JP H0691427 B2 JPH0691427 B2 JP H0691427B2 JP 62260084 A JP62260084 A JP 62260084A JP 26008487 A JP26008487 A JP 26008487A JP H0691427 B2 JPH0691427 B2 JP H0691427B2
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JP
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gate
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inverter
circuit
input
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JP62260084A
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雅史 久保
英二 生田
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はフリップフロップ回路に関し,特に,MOSFETを
用いたフリップフロップ回路の改良に関する。
(従来の技術) 第2図に示されているのは,従来のフリップフロップ回
路の一例であり,これは,CMOSFETで構成されているダイ
レクトリセット付スタティック型D−フリップフロップ
回路である。入力端子としては,データ入力端子D,クロ
ック端子CK,およびリセット端子Rの3個の端子が設け
られており,出力端子としてはデータ出力端子Qおよび
反転データ出力端子の2個の端子が設けられている。
マスタ部は,入力データ端子Dに接続されているトラン
スファゲートSW1と,トランスファゲートSW1の出力側に
接続されているインバータ11と,インバータ11の出力を
その入力側へ帰還するNORゲート12とから構成されてい
る。トランスファゲートSW1の一方のゲートはインバー
タ1を介してクロック端子CKに接続されており,他方の
ゲートはインバータ1およびインバータ2を介して端子
CKに接続されている。NORゲート12の一方の入力部はイ
ンバータ17を介してリセット端子Rに接続されている。
スレーブ部は,マスタ部のインバータ11の出力側に接続
されているトランスファゲートSW2と,トランスファゲ
ートSW2の出力側に接続されているNORゲート13と,NORゲ
ート13の出力を入力側へ帰還するインバータ14と,トラ
ンスファゲートSW2の出力を反転して出力端子Qへ出力
するインバータ16と,NORゲート13の出力を反転して反転
出力端子へ出力するインバータ15とから構成されてい
る。トランスファゲートSW2の2個のゲートはトランス
ファゲートSW1の場合とは逆にインバータ1の出力およ
びインバータ2の出力に接続されている。NORゲート13
の一方の入力部はNORゲート12の入力部と同様にインバ
ータ17を介してリセット端子Rに接続されている。
第2図の回路の動作を説明する。通常は,リセット端子
RはHレベルにされる。この場合,NORゲート12および13
は単なるインバータとして機能する。クロック端子CKか
ら入力されるクロック信号がLレベルの時,トランスフ
ァゲートSW1はオンであり,トランスファゲートSW2はオ
フである。したがって,端子Dから入力されているデー
タx2がマスタ部に取り込まれる。インバータ11はマスタ
部に取り込まれたデータを反転して を出力する。インバータ12はインバータ11の出力を反転
してx2を入力側へ帰還する。このようにして,取り込ま
れたデータはマスタ部によって保持される。
クロック信号がLレベルからHレベルへ変化すると,ト
ランスファゲートSW2がオンとなり,インバータ11の がスレーブ部のNORゲート13へ入力される。一方,トラ
ンスファゲートSW1はオフとなるので,クロック信号が
Hレベルの間マスタ部に保持されたデータは変化しな
い。NORゲート13は入力されたデータを反転してx2を出
力する。インバータ14はNORゲート13の出力を反転した を入力側へ帰還するので,データは保持される。インバ
ータ16はトランスファゲートSW2の出力を反転してx2
し,出力端子Qへ出力する。インバータ15はNORゲート1
3の出力x2を反転して とし,反転出力端子へ出力する。
クロック信号がLレベルに戻ると,トランスファゲート
SW2がオフとなり,トランスファゲートSW1がオンとな
る。従って,次のデータが端子Dからマスタ部に取り込
まれるが,スレーブ部へは伝わらず,端子Q,からの出
力は保持される。
リセットはリセット端子RをLレベルにすることによっ
て行われる。端子RがLレベルになるとNORゲート12お
よび13の一方の入力部にはそれぞれインバータ17で反転
されたHレベルが入力され,それらのNORゲートの出力
は,他方の入力部の電圧レベルにかかわらずLレベルと
なる。その結果インバータ11およびインバータ14の出力
はクロック信号のレベルにかかわらずHレベルになるの
で,端子Qおよび端子はそれぞれLレベル,Hレベルに
ダイレクトにリセットされる。リセット端子RがLレベ
ルからHレベルへ戻っても,クロック信号がLレベルか
らHレベルへと変化するまでは,スレーブ部のNORゲー
ト13および帰還用インバータ14によって端子Q,の出力
はそれぞれLレベル,Hレベルに保持される。
以上に説明した回路の動作を下記第1表にまとめる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述した従来のフリップフロップ回路においては,クロ
ック信号が立ち上がってトランスファゲートSW2がオン
となりマスタ部のデータが出力端子に出力されるまでの
間,インバータ11はNORゲート13およびインバータ14を
駆動せねばならないが,出力がスイッチする際には,イ
ンバータ11の出力とインバータ14の出力とが相反するの
でこれらがかち合うことになる。この影響と,インバー
タ14の負荷の影響とにより,端子Qの出力のスイッチに
遅延が生じ,高速動作が阻害されていた。また端子へ
の出力についても,NORゲート13とインバータ15とを通過
しなければならないために遅れが生じていた。
また,リセット動作においては,リセット端子Rと出力
端子Qとの間にインバータ17,NORゲート13,インバータ1
4およびインバータ16の計4段のゲートが介在してお
り,この間の遅延が無視できないものであるという問題
があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり,その
目的は,従来のフリップフロップ回路よりも動作が高速
で,なおかつ従来の回路よりも素子数が低減したフリッ
プフロップ回路を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明のフリップフロップ回路は,少なくともデータ,
クロック信号およびリセット信号が入力され,入力デー
タを取り込むマスタ部と取り込まれたデータを出力する
スレーブ部とを備えたフリップフロップ回路であって,
該マスタ部が,該クロック信号が2個の電圧レベルの内
の一方のレベルにあるときに開状態となり入力データを
通過せしめる第1のトランスファゲートと,該第1のト
ランスファゲートの出力側に接続され,該リセット信号
が入力されていないときにインバータとして動作するゲ
ート回路と,該ゲート回路の出力を入力側へ帰還する第
2のインバータと,該リセット信号が入力されたときに
該ゲート回路の出力側を所定レベルにリセットする第1
のトランジスタとを備え,該スレーブ部が,該クロック
信号が該2個の電圧レベル内の他方のレベルにある時に
開状態となり該ゲート回路の出力を通過せしめる第2の
トランスファゲートと,該第2のトランスファゲートの
出力側に接続される増幅用インバータと,該リセット信
号が入力されたときに該第2のトランスファゲートの出
力側を該所定レベルにリセットする第2のトランジスタ
とを備え,該第2のトランジスタをダイレクトリセット
用pチャンネルトランジスタとし該スレーブ部をダイナ
ミック型に構成したものであり,そのことにより上記目
的が達成される。
(実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。
本発明のフリップフロップ回路の一実施例を第1図に示
す。第2図に示した従来の回路と同様の構成要素には同
じ参照番号を付している。本実施例の回路は第2図の回
路と同じ入出力端子および同じ機能を有するダイレクト
リセット付D−フリップフロップ回路である。
この回路も第2図の回路と同様に基本的にマスタ部とス
レーブ部とによって構成されている。マスタ部は,デー
タ入力端子Dに接続されているトランスファゲートSW1
と,トランスファゲートSW1の出力側に接続されている
ゲート回路3と,ゲート回路3の出力を入力側へ帰還す
るインバータ4と,ゲートがリセット端子Rに接続さ
れ,リセット時にゲート回路3の出力側をプルアップす
るためのp−チャネルプルアップトランジスタP2とを含
んでいる。ゲート回路3は,p−チャネルトランジスタP1
とn−チャネルトランジスタN1とでなる通常のインバー
タに,ゲートがリセット端子Rに接続されているn−チ
ャネルプルダウントランジスタN2が付加された構成を有
している。
スレーブ部には,マスタ部のゲート回路3の出力側に接
続されているトランスファゲートSW2と,トランスファ
ゲートSW2の出力を反転増幅して出力端子Qへ出力する
インバータ5と,同じくトランスファゲートSW2の出力
を反転増幅するインバータ6と,インバータ6の出力を
反転増幅して反転出力端子へ出力するインバータ7
と,ゲートがリセット端子Rに接続され,リセット時に
トランスファゲートSW2の出力側をプルアップするため
のダイレクトリセット用p−チャネルプルアップトラン
ジスタP3とが含まれている。トランスファゲートSW1,SW
2のゲートは,第2図の回路の場合と同様にインバータ
1および2を介してクロック端子CKに接続されている。
このように本実施例のフリップフロップ回路のスレーブ
部は帰還用のインバータを有しておらず,いわゆるダイ
ナミック型となっており,主にそのことによって回路全
体の素子数が従来の回路に比して低減している。
回路の動作を以下に説明する。通常の動作時にはリセッ
ト端子RはHレベルに保たれる。リセット端子RがHレ
ベルの場合,ゲート回路3のプルダウントランジスタN2
がオンとなるので,ゲート回路3はインバータとして機
能する。また,プルアップトランジスタP2およびP3はオ
フであるので,これらは回路の他の部分に影響を及ぼさ
ない。
クロック端子CKに入力されるクロック信号がLレベルの
時には,第2図の従来の回路と同じくトランスファゲー
トSW1はオン,トランスファゲートSW2はオフであるの
で,データ入力端子Dから入力データx1がトランスファ
ゲートSW1を通過してマスタ部へ取り込まれ,従来例と
同様にゲート回路3およびインバータ4で保持される。
ゲート回路3の出力は となっている。
クロック信号がLレベルからHレベルへ変化すると,ト
ランスファゲートSW1はオフになり,トランスファゲー
トSW2はオンになる。従ってマスタ部は端子Dから切り
離されるが,帰還用インバータ4の働きにより,トラン
スファゲートSW1が再びオンになるまでデータは保持さ
れる。マスタ部のゲート回路3の出力データ はトランスファゲートSW2を通過してスレーブ部の出力
のための増幅用インバータ5および6に入力される。イ
ンバータ5に入力されたデータは反転されてx1となり出
力端子Qへ出力される。インバータ6に入力されたデー
タはインバータ6と7とによって2度反転されて となり,反転出力端子へ出力される。本実施例の回路
のスレーブ部は前述したように帰還用インバータを持た
ないので,出力のスイッチが従来よりも高速に行われ
る。
クロック信号がHレベルからLレベルへ変化すると,ト
ランスファゲートSW1はオンに,トランスファゲートSW2
はオフになる。従ってマスタ部へは次のデータが取り込
まれる。スレーブ部はマスタ部から切り離されるが,ク
ロック信号が比較的高い周波数を有する場合は,スレー
ブ部の状態は,インバータ5および6を構成するトラン
ジスタのゲート容量によって,クロック信号が次にHレ
ベルに切り換わるまで保持されるので,端子Qおよび
の出力データもそれぞれ に保たれる。
リセット動作はリセット端子RをLレベルにすることに
よって行われる。これによってゲート回路3に付属して
いるn−チャネルプルダウントランジスタN2はオフに,
マスタ部およびスレーブ部のp−チャネルプルアップト
ランジスタP2およびP3はいずれもオンになる。プルアッ
プトランジスタP3がオンになることによって,スレーブ
部のインバータ5,6の入力はトランスファゲートSW2のオ
ン/オフにかかわらずHレベルに引き上げられる。その
結果出力端子QはLレベルに,反転出力端子はHレベ
ルにそれぞれダイレクトにリセットされる。リセット信
号はプルアップトランジスタP3および1個または2個の
インバータを介して出力端子へ到達するのでリセット動
作が従来に比べて高速に行われる。マスタ部について
は,ゲート回路3のプルダウントランジスタN2がオフで
あることにより,ゲート回路3の出力はその入力がHレ
ベルであってもLレベルにはならないので,ゲート回路
3の出力部すなわちインバータ4の入力部はプルアップ
トランジスタP2によってHレベルにリセットされる。ゲ
ート回路3の入力部はトランスファゲートSW1がオフの
間インバータ4によってLレベルに保たれるのでより安
定したリセット状態が保持される。
(発明の効果) 本発明によれば,クロックからデータ出力までの遅延期
間が短縮され,また,従来の帰還回路との間で生じてい
た貫通電流もなくなるため,従来のフリップフロップ回
路よりもより高速な動作をさせることができ,かつ消費
電流も大幅に低減することができる。また,スレーブ部
にダイレクトリセット用pチャンネルトランジスタを設
けたため,リセット動作に要する期間をより縮小するこ
とができる。さらに,また,本発明のフリップフロップ
回路は,使用素子が従来の回路に比べて少なくなってお
り,集積化する場合特に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のフリップフロップ回路の一実施例の回
路図,第2図は従来のフリップフロップ回路の一例の回
路図である。 1,2,4,5,6,7……インバータ,3……ゲート回路,P1,P2,P3
……p−チャネルトランジスタ,N1.N2……n−チャネル
トランジスタ,SW1,SW2……トランスファゲート,D……デ
ータ入力端子,R……リセット端子,CK……クロック端子,
Q……出力端子,……反転出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともデータ,クロック信号およびリ
    セット信号が入力され,入力データを取り込むマスタ部
    と取り込まれたデータを出力するスレーブ部とを備えた
    フリップフロップ回路であって, 該マスタ部が,該クロック信号が2個の電圧レベルの内
    の一方のレベルにあるときに開状態となり入力データを
    通過せしめる第1のトランスファゲートと,該第1のト
    ランスファゲートの出力側に接続され、該リセット信号
    が入力されていないときにインバータとして動作するゲ
    ート回路と,該ゲート回路の出力を入力側へ帰還する第
    2のインバータと,該リセット信号が入力されたときに
    該ゲート回路の出力側を所定レベルにリセットする第1
    のトランジスタとを備え, 該スレーブ部が,該クロック信号が該2個の電圧レベル
    の内の他方のレベルにある時に開状態となり該ゲート回
    路の出力を通過せしめる第2のトランスファゲートと,
    該第2のトランスファゲートの出力側に接続される増幅
    用インバータと,該リセット信号が入力されたときに該
    第2のトランスファゲートの出力側を該所定レベルにリ
    セットする第2のトランジスタとを備え, 該第2のトランジスタをダイレクトリセット用pチャン
    ネルトランジスタとし該スレーブ部をダイナミック型に
    構成したフリップフロップ回路。
JP62260084A 1987-10-14 1987-10-14 フリップフロップ回路 Expired - Lifetime JPH0691427B2 (ja)

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